Фундаментальные основы органохимического выщелачивания цветных, редкоземельных и драгоценных металлов с минерального природного и вторичного техногенного сырья

Выяснение механизмов взаимодействия биогенных факторов с минералами позволяет целенаправленно использовать закономерности их взаимодействия с целью селективного извлечения целевых элементов. Оценку способности органических кислот к реакциям выщелачивания проводили по классическим термодинамическим параметрам – по изменению энергии Гиббса (∆G0f), энтальпии образования продуктов реакций (∆H0f), энтропии реакций (∆S0f), энергии активации процесса выщелачивания (Eр), константам равновесия реакций (Kр) и энергии кристаллической решетки целевого минерала (Uкр). Алгоритм прогнозирования возможности выполнения реакции и её энергетической состоятельности основан на определении ионной силы (степени диссоциации) используемой органической кислоты, рН и температуры реакционной среды, степени дисперсности минеральной фазы, соотношения твердой фазы (минерала) к жидкости (раствору кислоты), а также активности перемешивания компонентов реакции. На созданном макете модулятора процессов биоконверсии минералов выполнены исследования по ускорению прохождения реакций с участием органических кислот в тысячи, или миллионы раз. Благодаря такому устройству можно оперативно определять возможность использования того или иного биогенного фактора для выщелачивания минералов, или наоборот – оценить устойчивость минералов к растворению органическими соединениями.

Углубленное исследование процессов биоконверсии минерального сырья, т.е. превращения минералов в водорастворимые (или нерастворимые) соли с участием органических кислот, позволило решить целый ряд теоретических и технологических проблем в области гидрометаллургических методов извлечения ценных химических элементов. Используя ряд экстрагентов биологического происхождения – таких органических кислот, как молочная, щавелевая и других, было установлено, что благодаря своим физико-химическим свойствам и в определенных условиях, последние обеспечивают эффективное (до 90 – 95%) вскрытие карбонат- и фосфатсодержащих минералов. Установлено, что устойчивые к выщелачиванию включения самородного золота поддаются растворению серосодержащими реагентами (тиокарбамидом) после предварительной стадии декарбонизации и дефосфатизации минералов органическими кислотами.

На основании выполненных расчетов и аналитических исследований обоснованы теоретические положения принципиально новой технологии переработки минерального сырья с использованием биогенных экстрагентов микробного происхождения. Лабораторными исследованиями подтверждена целесообразность использования такой технологии в горно-добывающей промышленности.